Raumfahrzeuge, Lander und Rover könnten für Teile auf dem Mond recycelt werden

Die additive Fertigung wird mit der Verbesserung der Technologie langsam immer nützlicher. Einer der Orte, an denen es seine Entwicklung fortsetzt, ist die Weltraumforschung. Es wird seit langem als integraler Bestandteil aller In-situ-Ressourcennutzungsbemühungen (ISRU) diskutiert und ist besonders wichtig, um sicherzustellen, dass frühe Entdecker auf dem Mond über die richtigen Werkzeuge und Materialien verfügen, die sie zum Überleben benötigen. Die Europäische Weltraumorganisation unterstützt diese Forschungsbemühungen, da ihr Technology Development Element-Fonds die Arbeit eines österreichischen Unternehmens namens Incus zur Entwicklung einer 3D-Drucklösung unterstützte, mit der Metallteile auf dem Mond nachgedruckt werden könnten.

Der Mond verfügt zweifellos über jede Menge metallisches Erz, das entweder von Robotern oder von Forschern abgebaut werden kann. Die Herstellung von Metall aus diesem Erz ist jedoch energie- und zeitintensiv und beides ist in jedem frühen Monderkundungsszenario begrenzt. Daher wäre es wahrscheinlich besser, den viel einfacheren Prozess des Recyclings vorhandener Metalle zu nutzen.

Zumindest ist dies die Überlegung, die der Forschung bei Incus zugrunde liegt. Das Unternehmen verwendet eine Technik namens Lithography-based Metal Manufacturing (LMM), bei der ein Metallpulver mit einem Bindemittel kombiniert und die resultierende Mischung dann mit ultraviolettem Licht ausgehärtet wird. Anschließend wird es zusammengesintert, um ein fertiges Teil ohne den gesamten Abfall traditioneller „subtraktiver“ Herstellungsverfahren herzustellen.

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Aber auf dem Mond bringt dieser Prozess eine zusätzliche Herausforderung mit sich. Wie bei allen anderen konkurrierenden Prozessen muss es sich um die lästigste aller Mondsubstanzen kümmern: Staub. Mondstaub ist berüchtigt für die Probleme, die er verursacht, und diese Probleme reichen bis zur Verfestigung in Herstellungsprozessen wie LMM. Bei einer zu hohen Staubkonzentration funktioniert die Aushärtung und Bindung nicht und die zu bedruckenden Metallteile zerfallen buchstäblich wieder zu Staub.

Dies gilt insbesondere für Recyclingprojekte, bei denen Metalle aus Fahrzeugen wie Rovern und Solarpaneelen verwendet werden, die über einen längeren Zeitraum dem Mondstaub ausgesetzt waren. Es wäre unpraktisch, sie vor dem Recycling gründlich zu reinigen, vor allem weil Mondstaub bekanntermaßen klebrig sein kann. Daher besteht bei Prozessen wie LMM, bei denen idealerweise Pulver aus recycelten Teilen auf dem Mond verwendet wird, eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass in diesem Pulverausgangsmaterial ein erheblicher Anteil an Mondstaub und nicht nur an Metall enthalten ist.

Incus machte sich daran zu verstehen, wie groß das Problem war. Ihre von der ESA geförderte Forschung verwendete sowohl neues als auch recyceltes Titan in Kombination mit einer Mischung aus unterschiedlichen Prozentsätzen Mondstaub. Titan mag hier auf der Erde ein teures Material sein, aber auf dem Mond wird es noch wertvoller sein und angesichts seiner allgegenwärtigen Verwendung in Luft- und Raumfahrtkomponenten relativ häufig vorkommen. Aber wie würde es auf den Nachdruck in ein Teil reagieren, wenn sein Pulver mit bis zu 10 % Mondstaub vermischt wäre?

Eigentlich überraschend gut. Obwohl hohe Konzentrationen von Mondstaubpulver die Viskosität der gedruckten Metallteile beeinflussen könnten, könnte eine Variation des Bindemittel-Pulver-Verhältnisses sicherstellen, dass die Teile die gleichen Porositätsstandards erfüllen, wie dies bei Spritzgussverfahren hier auf der Erde möglich wäre.

Das heißt nicht, dass LMM für die Hauptsendezeit auf dem Mond bereit ist. Es bleibt noch Arbeit für andere Arten des Materialdrucks, wie zum Beispiel Eisen/Stahl, und ob noch höhere Konzentrationen von Mondstaub eine Art Filterprozess erzwingen könnten, bevor das Metall recycelt werden kann. Die ESA scheint daran interessiert zu sein, ihre Unterstützung fortzusetzen, sodass wir möglicherweise bald weitere Ergebnisse von Incus und seinen Partnern sehen werden.

Erfahren Sie mehr:ESA – Recycling von Teilen für das Leben auf dem MondUT – 3D-Druck auf dem Mond. Von Regolith über Paste bis hin zu nützlichen Objekten und StrukturenUT – Dies ist ein 3D-gedruckter Stahlboden-Prototyp für einen MondlebensraumUT – Europas Vision einer zukünftigen Mondbasis. Hergestellt aus Mondstaub.

Hauptbild: Ein Stift neben 3D-gedruckten Teilen, die schließlich recycelt werden könnten. Bildnachweis – Incus